기본나선-루프-헬릭스

Basic helix–loop–helix
모양과 기능이 유사한 모티브인 나선형 턴헬릭스 도메인과 혼동해서는 안 된다.
기본 나선-루프-헬릭스 DNA 결합 영역
Basic helix loop helix.png
ARNT의 기본 나선-루프-헬릭스 구조 모티브. 2 α-헬리케(파란색)는 짧은 루프(빨간색)로 연결된다.[1]
식별자
기호bHLH
PfamPF00010
인터프로IPR001092
스마트SM00353
프로사이트PDOC00038
SCOP21mdy / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00083

기본 나선형-루프-헬릭스(bHLH)는 가장 큰 감광전사 인자의 한 계열을 특징으로 하는 단백질 구조 모티브다.[2][3][4][5] 일반적으로 전사 인자는 DNA 결합을 용이하게 하기 위해 기본 아미노산 잔류물을 함유하고 있기 때문에 "기본"이라는 단어는 복잡성이 아니라 모티브의 화학성을 가리킨다.[6]

bHLH 전사 인자는 종종 개발이나 세포 활동에 중요하다. 우선 BMAL1-Clock(ARNTL이라고도 함)은 분자순환시계의 핵심 전사 콤플렉스다. c-Myc나 HIF-1과 같은 다른 유전자들은 세포 성장과 신진대사에 미치는 영향 때문에 암과 연관되어 왔다.

구조

모티브는 두 개의 α-헬리크가 고리로 연결된 것이 특징이다. 일반적으로 전사 계수(이 유형 포함)는 조광체로서, 각각 DNA 결합을 용이하게 하는 기본 아미노산 잔류물을 포함하는 하나의 나선형을 가지고 있다.[6] 일반적으로 하나의 나선은 더 작으며, 이 고리의 유연성 때문에 다른 나선에 대해 접고 포장함으로써 조광화가 가능하다. 더 큰 나선은 일반적으로 DNA 결합 부위를 포함한다. bHLH 단백질은 일반적으로 E-box, CANNTG라고 불리는 일치된 순서에 결합한다.[7] The canonical E-box is CACGTG (palindromic), however some bHLH transcription factors, notably those of the bHLH-PAS family, bind to related non-palindromic sequences, which are similar to the E-box. bHLH TFs may homodimerize or heterodimerize with other bHLH TFs and form a large variety of dimers, each one with specific functions.[8]

예

계통생성학적 분석은 bHLH 단백질이 문자 A에서 F까지로 표시된 6개의 주요 그룹으로 분류된다고 제안했다. [9] bHLH를 포함하는 전사 인자의 예는 다음과 같다.

A그룹

B조

C그룹

이 단백질들은 bHLH 도메인 다음에 2개의 추가 PAS 도메인을 포함한다.

D그룹

E조

F조

이 단백질들은 추가적인 COE영역을 포함한다.

규정

많은 bHLH 전사 인자가 이질성이기 때문에,[8] 그들의 활동은 종종 하위 단위의 조광화에 의해 크게 규제된다. 한 서브 유닛의 표현 또는 가용성은 종종 제어되는 반면, 다른 서브 유닛은 구성적으로 표현된다. 드로소필라 엑스트라마크로차에테 단백질과 같이 알려진 규제 단백질 중 다수는 나선-루프-헬릭스 구조를 가지고 있지만 기본 영역이 부족하여 스스로 DNA에 결합할 수 없다. 그러나 그들은 bHLH 구조를 가진 단백질로 이단체를 형성할 수 있고, 전사 인자로서 그들의 능력을 무력화시킬 수 있다.[10]

역사

  • 1989: Murre 외 연구진은 다양한 bHLH 단백질의 조광기가 짧은 DNA 모티브에 결합한다는 것을 보여주었다(E-Box라 불리는 later).[11] 이 E-box는 N이 어떤 뉴클레오티드가 될 수 있는 DNA 시퀀스 CANNTG로 구성된다.[7]
  • 1994: 해리슨과[12] 파보의 그룹은[13] E-box에 묶인 bHLH 단백질을 결정화하여, 평행 4-helix 번들 모티브 루프가 E-box의 주요 홈에 있는 특정 뉴클레오티드와 상호작용하는 기본 시퀀스의 방향을 정한다는 것을 증명한다.
  • 1994: 와튼 외.는 단심(Sim) 및 방향족 탄화수소 수용체를 포함한 PAS 도메인(bHLH-PAS 단백질)을 가진 bHLH 단백질의 하위 집합으로 묶인 비대칭 E-box를 확인했다.[14]
  • 1995: 세멘자 그룹은 저산소 유도 인자(HIF)를 관련 비대칭 E-box를 결합하는 bHLH-PAS 헤테로디머로 식별한다.[15]
  • 2009: Grove, De Masi 등, 새로운 짧은 DNA 모티브를 확인하였으며, bHLH 단백질의 하위 집합에 의해 결합되었으며, 이를 "E-box와 같은 시퀀스"로 정의하였다. 이것들은 CAYRMK의 형태로, 여기서 Y는 C 또는 T, R은 A 또는 G, M은 A 또는 C, K는 G 또는 T를 의미한다.[16]

나선-루프-헬릭스 DNA 결합 영역을 가진 인간 단백질

AHR; AHRR; ARNT; ARNT2; ARNTL; ARNTL2; ASCL1; ASCL2; ASCL3; ASCL4; ATOH1; ATOH7; ATOH8; BHLHB2; BHLHB3; BHLHB4; BHLHB5; BHLHB8; CLOCK; EPAS1; FERD3L; FIGLA; HAND1; HAND2; HES1; HES2; HES3; HES4; HES5; HES6; HES7; HEY1; HEY2; HIF1A; ID1; ID2; ID3; ID4; KIAA2018; LYL1; MASH1; MATH2; MAX; MESP1; MESP2; MIST1; MITF; MLX; MLXIP; MLXIPL; MNT; MSC; MSGN1; MXD1; MXD3; MXD4; MXI1; MYC; MYCL1; MYCL2; MYCN; MYF5; MYF6; MYOD1; MYOG; NCOA1; NCOA3; NEUROD1; NEUROD2; NEUROD4; NEUROD6; NEUROG1; NEUROG2; NEUROG3; NHLH1; NHLH2; NPAS1; NPAS2; NPAS3; NPAS4; OAF1; OLIG1; OLIG2; OLIG3; PTF1A; SCL; SCXB; SIM1; SIM2; SOHLH1; SOHLH2; SREBF1; SREBF2; TAL1; TAL2; TCF12; TCF15; TCF21; TCF3; TCF4; TCFL5; TFAP4; TFE3; TFEC; TFEC; TFEC; TWIT1; USF1, USF2;

참조

  1. ^ PDB: 1x0o; Card PB, Erbel PJ, Gardner KH (October 2005). "Structural basis of ARNT PAS-B dimerization: use of a common beta-sheet interface for hetero- and homodimerization". J. Mol. Biol. 353 (3): 664–77. doi:10.1016/j.jmb.2005.08.043. PMID 16181639.
  2. ^ Murre C, Bain G, van Dijk MA, Engel I, Furnari BA, Massari ME, Matthews JR, Quong MW, Rivera RR, Stuiver MH (June 1994). "Structure and function of helix-loop-helix proteins". Biochim. Biophys. Acta. 1218 (2): 129–35. doi:10.1016/0167-4781(94)90001-9. PMID 8018712.
  3. ^ Littlewood TD, Evan GI (1995). "Transcription factors 2: helix-loop-helix". Protein Profile. 2 (6): 621–702. PMID 7553065.
  4. ^ Massari ME, Murre C (January 2000). "Helix-loop-helix proteins: regulators of transcription in eucaryotic organisms". Mol. Cell. Biol. 20 (2): 429–40. doi:10.1128/MCB.20.2.429-440.2000. PMC 85097. PMID 10611221.
  5. ^ Amoutzias, Grigoris D.; Robertson, David L.; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G. (2008-05-01). "Choose your partners: dimerization in eukaryotic transcription factors". Trends in Biochemical Sciences. 33 (5): 220–229. doi:10.1016/j.tibs.2008.02.002. ISSN 0968-0004. PMID 18406148.
  6. ^ a b Lawrence Zipursky; Arnold Berk; Monty Krieger; Darnell, James E.; Lodish, Harvey F.; Kaiser, Chris; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T. (2003-08-22). McGill Lodish 5E Package - Molecular Cell Biology & McGill Activation Code. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8635-4.
  7. ^ a b Chaudhary J, Skinner MK (1999). "Basic helix-loop-helix proteins can act at the E-box within the serum response element of the c-fos promoter to influence hormone-induced promoter activation in Sertoli cells". Mol. Endocrinol. 13 (5): 774–86. doi:10.1210/mend.13.5.0271. PMID 10319327.
  8. ^ a b Amoutzias, Gregory D.; Robertson, David L.; Oliver, Stephen G.; Bornberg-Bauer, Erich (2004-03-01). "Convergent evolution of gene networks by single-gene duplications in higher eukaryotes". EMBO Reports. 5 (3): 274–279. doi:10.1038/sj.embor.7400096. ISSN 1469-221X. PMC 1299007. PMID 14968135.
  9. ^ Ledent, V; Paquet, O; Vervoort, M (2002). "Phylogenetic analysis of the human basic helix-loop-helix proteins". Genome Biology. 3 (6): research0030.1. doi:10.1186/gb-2002-3-6-research0030. PMC 116727. PMID 12093377.
  10. ^ Cabrera CV, Alonso MC, Huikeshoven H (1994). "Regulation of scute function by extramacrochaete in vitro and in vivo". Development. 120 (12): 3595–603. doi:10.1242/dev.120.12.3595. PMID 7821225.
  11. ^ Murre C, McCaw PS, Vaessin H, et al. (1989). "Interactions between heterologous helix-loop-helix proteins generate complexes that bind specifically to a common DNA sequence". Cell. 58 (3): 537–44. doi:10.1016/0092-8674(89)90434-0. PMID 2503252. S2CID 29339773.
  12. ^ Ellenberger T, Fass D, Arnaud M, Harrison SC (April 1994). "Crystal structure of transcription factor E47: E-box recognition by a basic region helix-loop-helix dimer". Genes Dev. 8 (8): 970–80. doi:10.1101/gad.8.8.970. PMID 7926781.
  13. ^ Ma PC, Rould MA, Weintraub H, Pabo CO (May 1994). "Crystal structure of MyoD bHLH domain-DNA complex: perspectives on DNA recognition and implications for transcriptional activation". Cell. 77 (3): 451–9. doi:10.1016/0092-8674(94)90159-7. PMID 8181063. S2CID 44902701.
  14. ^ Wharton KA, Franks RG, Kasai Y, Crews ST (December 1994). "Control of CNS midline transcription by asymmetric E-box-like elements: similarity to xenobiotic responsive regulation". Development. 120 (12): 3563–9. doi:10.1242/dev.120.12.3563. PMID 7821222.
  15. ^ Wang GL, Jiang BH, Rue EA, Semenza GL (June 1995). "Hypoxia-inducible factor 1 is a basic helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92 (12): 5510–4. doi:10.1073/pnas.92.12.5510. PMC 41725. PMID 7539918.
  16. ^ Grove C, De Masi F, et al. (2009). "A multiparameter network reveals extensive divergence between C. elegans bHLH transcription factors". Cell. 138 (2): 314–27. doi:10.1016/j.cell.2009.04.058. PMC 2774807. PMID 19632181.

외부 링크